WO2011080439A1 - Procede et systeme de desaccouplement d'une machine electrique sur un train roulant de vehicule, notamment d'un vehicule automobile hydride - Google Patents

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clutch
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Eric Schaeffer
Florian Galinaud
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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Definitions

  • Method and system for uncoupling an electric machine from a vehicle running gear, particularly a hybrid motor vehicle The invention relates to a method and a system for uncoupling an electric machine from a running gear of a vehicle, particularly a hybrid motor vehicle, when the vehicle is traveling.
  • the method and system are particularly suited to a hybrid vehicle that also uses a heat engine, so as to contribute the electric machine to the traction of the vehicle.
  • the document FR2723553 discloses, for example, a motor vehicle comprising a selective control system for operating separately or simultaneously the electric and thermal traction chains.
  • the state of the art is geared towards jaw-type couplings.
  • the document FR20905438 describes a driving method implementing two jaw in which a force exerted in translation on one of the jaw to approach the other dog, is modulated according to different phases of approach.
  • a rolling vehicle life situation shows a difficulty in disengaging the jaw quickly and smoothly whatever the conditions, vehicle stabilized speed, acceleration or deceleration.
  • An object of the present invention is to provide a simplified disconnection without clutch which does not require not to modulate a translational force, especially when the vehicle is rolling.
  • the invention relates to a method of uncoupling an electric machine coupled with wheels of a vehicle running gear by jaw claws.
  • the process is remarkable in that it comprises two steps activated successively from a decoupling request:
  • a first step of driving the electric machine in torque in which is applied to the electric machine a torque setpoint equal to a calibrated target torque threshold (d) to obtain a zero torque exerted between the jaw;
  • a second step of controlling the electrical machine in torque in which is applied to the electrical machine torque setpoint following a ramp starting with said calibrated target torque threshold and ending with a zero value.
  • said actuator is controlled so as to separate the claws.
  • said calibrated target torque threshold is parameterizable.
  • the invention also relates to a coupling system of an electric machine with wheels of the running gear of a vehicle when the vehicle is rolling, comprising:
  • an upstream clutch solidarity in rotation of the electric machine a clutch downstream integral in rotation of the wheels and an actuator arranged to bring the two jaw in translation along a common axis of rotation; and an electronic device arranged to receive a decoupling request, for controlling the electric machine in torque by applying to it a torque setpoint equal to a calibrated threshold of target torque which makes it possible to obtain a zero torque exerted between the claws and then following a ramp starting with said calibrated threshold of target torque and ending with a zero value.
  • the coupling system comprises a dog clutch actuator that separates jaw claws.
  • said calibrated target torque threshold is parameterizable.
  • the invention further relates to a motor vehicle comprising a system according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of a hybrid motor vehicle comprising a coupling system according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of the coupling system according to the invention.
  • FIG. 3 is a timing diagram for explaining the steps of a coupling method according to the invention.
  • a hybrid-type vehicle 10 comprises a power unit 11 arranged to drive two front wheels 14 of the vehicle 10, and a power unit 12 arranged to drive two rear wheels 44 belonging to one and the same rear drive train.
  • the powertrain (GMP) 11 comprises, in a manner known per se, a heat engine located here at purely illustrative title at the front of the vehicle.
  • Power train 12 includes an electric machine
  • FIG. 2 shows in greater detail the power train 12 of FIG. 1.
  • the axis of the electric machine 42 and the axis of the wheels 44 are diagrammatically folded on the same axis 46 above which are simply shown the half-parts of the electric machine 42, the coupling mechanism 43 and a meaning block symbolized the two wheels 44.
  • a dog clutch system comprises an upstream clutch 51 and a downstream clutch 52.
  • the upstream clutch 51 is rotationally integral with a gearbox 45 connected to the output shaft of the electric machine 42.
  • Downstream clutch 52 is integral in rotation with the wheels 44 via a differential mechanism to balance in a manner known per se, the torque between the wheels 44 of the rear axle, especially when they run at different speeds, for example in a turn.
  • the clutch 51 rotates about the axis 46 at a speed of rotation proportional to or equal to the speed of rotation of the electric machine 42 and transmits a torque proportional to the torque generated by the electric machine 42 while keeping the power supplied by the electric machine 42 to a yield factor near that results from the transmission losses between the electric machine 42 and the clutch 51.
  • the transmission losses in the electric machine 42 and between the electric machine 42 and the clutch 51 can be represented by a drag torque of the upstream part of the dog 51.
  • the clutch 52 rotates about the axis 46 at a speed of rotation which is a function of the speed of the wheels 44. A torque applied to the dog clutch 52 is transmitted to the wheels 44. When the clutch 52 is disengaged from the clutch 51 as is represented on 2, the wheels 44 can rotate or not rotate independently of the rotational speed of the electric machine 42.
  • the coupling mechanism 43 comprises an actuator 34 arranged to move the clutch 52 in translation along the axis 46.
  • Each of the faces facing the jaws 51 and 52 is provided with teeth and cavities.
  • the teeth of a dog are dimensioned to be housed in the cavities of the other dog.
  • the actuator 34 can engage the clutch 52 in engagement with the clutch 51 so as to rotate the jaw claws 51 and 52 about the axis 46.
  • An on-off position sensor 32 is mounted in the coupling mechanism 43 to detect a fully engaged position of the clutch 52 in the clutch 51.
  • the claws 51 and 52 are integral in rotation.
  • the teeth of the clutch 52 are engaged in the cavities of the clutch 51.
  • the electric machine 42 in motor mode applies a torque on the wheels 44, the faces of the cavities of the clutch 51 whose normal is oriented in the direction of rotation, exert pressure forces against the tooth faces facing the dog 52 which generate friction forces obeying the tribological law of Coulomb.
  • the electric machine 42 in generating mode undergoes a pair of wheels 44, the faces of the cavities of the dog 51 whose normal is oriented in the opposite direction of rotation are subjected to pressure forces exerted by the faces look of dog teeth 52 which generate friction forces obeying here again the tribological law of Coulomb.
  • the mechanical architecture of the rear power train system does not include a clutch and does not include a synchronizer. The only movement of the system is a translation of one or more jaws 51, 52, exerted or activated by the actuator 34.
  • the rear powertrain comprises an electronic device that allows, as we will now explain, a fine control of the torque of the electric machine 42 in combination with a sequential control of the actuator 34 of the dog clutch. way to reach a fast and smooth declutching.
  • the device The electronic device is connected to the actuator 34 and the sensor 32 in the coupling mechanism 43.
  • the electronic device is further connected to the electric machine 42 by a current-regulated electrical generator.
  • the electric generator is for example supplied in a known manner from a battery, not shown.
  • the electronic device further comprises electronic digital or analog processing circuits arranged and / or programmed to execute the process steps explained now with reference to FIG.
  • Figure 3 shows the state of different signals as a function of time.
  • curve 7 represents the coupling control signal for a vehicle speed greater than or equal to 5 km / h.
  • the method is in an initial step for which the jaws 51 and 52 are engaged one into the other so that the electric machine 42 is coupled to the wheels 44.
  • the control signal is represented by a high value on the curve 7 followed from the instant a by a low value. It will be understood that the high and low values here are pure conventions and that the initial step can equally well be represented by a low value of the signal followed by a by a high value.
  • Line d represents a calibrated level or threshold of C0 torque below which the declutching is possible.
  • the torque value C0 is advantageously parameterizable so as to make it possible to calibrate it to a value which cancels the torque at the jaw claws.
  • the torque value C0 is the one that compensates for the drag of the gearbox and the uncertainty of the torque control of the electric machine.
  • Curve 1 represents the speed of the wheels 44 returned to the clutch 52. In the initial step preceding the moment a, the vehicle being rolling, a growth curve 1 denotes for example a vehicle in the acceleration phase. The interest of the method is to allow the decrabotage regardless of the vehicle speed variations throughout the decoupling phase.
  • Curve 2 represents the speed regime of the electric machine 42 brought back to the clutch 51, that is to say taking into account the possible reduction ratio of the gearbox 45.
  • the electric machine 42 coupled to the wheels, has the same speed regime as the wheels.
  • the control of the electric machine is in servo mode speed or torque.
  • the control in speed control mode of the electric machine 42 consists in regulating in speed the rotor of the electric machine.
  • a speed control of the electric machine generally comprises a first speed regulation stage which generates a current setpoint for supplying the electric machine so as to cancel a speed difference between a rotor speed setpoint and a measurement of the speed. rotor speed received back.
  • the current setpoint generated by the first stage is applied at the input of a second stage in which the current setpoint is subject to a limitation of the absorption capacity and current supply respectively of the electric machine and a source of electricity. electrical energy such as a battery or a set of super capacitors.
  • the second stage regulates the current of the electric machine by generating a voltage setpoint to be applied to the electrical machine so as to cancel a gap between the current setpoint received from the first stage and a current measurement in the electric machine received. in return.
  • the voltage signal applied to the electrical machine directly controls an electronic power bridge that modulates an electrical voltage drawn from the power source.
  • the current flowing in the electrical machine then generates a torque which, in known manner, is proportional to the constant excitation electric current.
  • the torque thus generated makes it possible to impose on the electrical machine a speed of rotation equal to the setpoint as long as the current does not reach the limitation of absorption capacity and current supply. In motor mode and in generator mode, the current is respectively positive and negative.
  • the control in torque control mode of the electric machine 42 consists in regulating a torque supplied by the rotor of the electric machine.
  • electrical machine torque control also generally also comprises the first speed regulation stage which generates a current setpoint for supplying the electric machine which attempts to cancel a speed difference between a rotor speed setpoint and a speed measurement of the rotor received in return.
  • the speed setpoint is slightly higher, respectively slightly lower, than an expected speed measurement value, in motor mode, respectively in generator mode, so as not to cancel the speed difference as long as the effective speed measurement is equal to the expected value of measurement.
  • the current setpoint generated by the first stage is applied at the input of a second stage in which the current setpoint is now subject to current limiting which corresponds to a torque setpoint.
  • the second stage regulates current of the electric machine by generating a voltage setpoint to be applied to the electric machine so as to cancel the difference between the current setpoint received from the first stage which saturates this time. on the limitation corresponding to the torque setpoint, and the current measurement in the electric machine received in return.
  • the voltage signal applied to the electrical machine directly controls an electronic power bridge that modulates the electrical voltage drawn from the source of electrical energy.
  • the torque then generated by the current flowing in the electric machine is then equal to the torque setpoint.
  • the setpoint in slight overspeed or light under speed, in case of positive or negative torque setpoint respectively, makes it possible to force the current in saturation on the limitation corresponding to the torque setpoint.
  • Curve 3 represents a signal generated by the position sensor 32. As has already been said previously, in the initial step preceding the instant a, the coupling mechanism 43 is interlocked, indicated here by a low value of signal of the curve 3.
  • Curve 4 represents a torque setpoint signal on the electric machine 42 which, during the initial step of the method, is that demanded by the operating speed of the vehicle. For example, in the case of an acceleration of the vehicle illustrated in Figure 3, the torque setpoint on the electric machine 42 is positive.
  • Curve 5 represents the torque actually generated by the electrical machine which may differ substantially from the setpoint, for example as a function of the response time constant of the control loop of the electric machine or other factors.
  • the method enters a control step in which the electronic device verifies whether the coupling mechanism 43 is coupled or decoupled. In other words, the electronic device checks whether the position sensor 32 indicates a coupled or uncoupled position of the jaws 51 and 52. If after checking the coupling mechanism, the coupling mechanism is coupled, the method causes the setpoint of torque to the value C0 as indicated in curve 4 As indicated above, the torque value C0 is the one that compensates the drag losses upstream of the dog 51 so that the torque at the jaw is almost zero to a date b.
  • the electronic control device of the electric machine As soon as the calibrated target torque threshold (d) is reached at instant (b), the electronic control device of the electric machine generates a setpoint which follows a ramp whose starting point is equal to the value of the threshold calibrated target torque (d) and whose end point is a zero value.
  • the clutch (52) starts to separate from the clutch (51) first gradually and then permanently ( vs) . After disengagement of the dog (52) out of the dog (51), the torque generated by the electric machine is no longer sufficient to drive, its rotational speed decreases as seen on the curve (2), driven essentially by its inertia clean.
  • the position sensor 32 returns the information "dog disengaged".
  • the curves (4, 5 and 6) of FIG. 3 correspond to a driving torque of the electric machine (42), typically in the case of a acceleration of the vehicle. It is understood that the positive torque in engine speed is replaced by a negative torque in generator mode, for example in the case of a deceleration.
  • the curves are then symmetrical with respect to the time axis. The slopes are reversed so as to end the ramp in one case as in the other at a zero value at the moment (c).
  • the electric powertrain can be mounted both at the front and rear of the vehicle, on a running gear identical or different from that on which is mounted the thermal power train.
  • a gearbox may also exist between the downstream claw and the wheels.
  • the displacement of the downstream clutch can be replaced by a displacement of the upstream clutch.

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Abstract

Pour désaccoupler une machine électrique (42) accouplée avec des roues (44) de train roulant d'un véhicule au moyen de crabots (51, 52), le procédé comprend deux étapes activées successivement à partir d'une demande de désaccouplement : - une première étape de pilotage de la machine électrique (42) en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique (42) une consigne de couple égale à un seuil calibré de couple cible (d) pour obtenir un couple nul exercé entre les crabots (51, 52); et - une deuxième étape de pilotage de la machine électrique (42) en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique (42) une consigne de couple qui suit une rampe débutant avec ledit seuil calibré du couple cible (d) et terminant avec une valeur nulle.

Description

"Procédé et système de désaccouplement d'une machine électrique sur un train roulant de véhicule, notamment d'un véhicule automobile hybride". L'invention concerne un procédé et un système de désaccouplement d'une machine électrique sur un train roulant d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile hybride, lorsque le véhicule est roulant.
Le procédé et le système sont particulièrement adaptés à un véhicule hybride qui utilise par ailleurs un moteur thermique, de façon à faire contribuer la machine électrique à la traction du véhicule.
Le document FR2723553 divulgue par exemple un véhicule automobile comprenant un système de commande sélective pour actionner séparément ou simultanément les chaînes de traction électrique et thermique.
Le document US5403244 divulgue une chaîne de traction électrique de véhicule à couplage de transmission directe en utilisant des moyens de synchronisation basés sur des plaques de friction de type disques d'embrayage. Les accouplements de type embrayage sont générateurs de perte d'énergie.
Pour augmenter le rendement, l'état connu de la technique s'oriente vers des accouplements de type crabots. Ainsi le document FR20905438 décrit un procédé de pilotage mettant en œuvre deux crabots dans lequel un effort exercé en translation sur l'un des crabots pour l'approcher de l'autre crabot, est modulé en fonction de différentes phases d'approche.
Une situation de vie véhicule roulant fait apparaître une difficulté pour désengager les crabots rapidement et sans à-coup quelques soient les conditions, véhicule à vitesse stabilisée, en accélération ou en décélération .
Un but de la présente invention est de réaliser un désaccouplement simplifié sans embrayage qui ne nécessite pas de moduler un effort en translation, particulièrement quand le véhicule est roulant.
Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un procédé de désaccouplement d'une machine électrique accouplée avec des roues de train roulant d'un véhicule au moyen de crabots. Le procédé est remarquable en ce qu'il comprend deux étapes activées successivement à partir d'une demande de désaccouplement :
une première étape de pilotage de la machine électrique en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique une consigne de couple égale à un seuil calibré de couple cible (d) pour obtenir un couple nul exercé entre les crabots ; et
une deuxième étape de pilotage de la machine électrique en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique une consigne de couple qui suit une rampe débutant avec ledit seuil calibré de couple cible et terminant avec une valeur nulle.
Particulièrement, dans la première étape de pilotage de la machine électrique en couple, on désactive un actionneur de crabotage, de façon à permettre au crabot de se dégager le plus tôt possible.
Plus particulièrement, dans la deuxième étape de pilotage, on commande ledit actionneur de façon à séparer les crabots.
Avantageusement, ledit seuil calibré de couple cible est paramétrable.
L'invention a aussi pour objet un système d'accouplement d'une machine électrique avec des roues de train roulant d'un véhicule lorsque le véhicule est roulant, comprenant :
un crabot amont solidaire en rotation de la machine électrique un crabot aval solidaire en rotation des roues et un actionneur agencé pour rapprocher les deux crabots en translation le long d'un axe commun de rotation ; et - un dispositif électronique agencé pour recevoir une demande de désaccouplement , pour piloter la machine électrique en couple en lui appliquant une consigne de couple égale à un seuil calibré de couple cible qui permet d'obtenir un couple nul exercé entre les crabots puis en suivant une rampe débutant avec ledit seuil calibré de couple cible et terminant avec une valeur nulle .
Particulièrement, le système d'accouplement comprend un actionneur de crabotage qui permet de séparer des crabots.
Avantageusement, ledit seuil calibré de couple cible est paramétrable.
L'invention a encore pour objet un véhicule automobile comprenant un système conforme à l'invention.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, actuellement préféré de l'invention, donné uniquement à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés; dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule automobile hybride comportant un système d'accouplement selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique du système d'accouplement selon l'invention ;
- la figure 3 est un chronogramme pour expliquer les étapes d'un procédé d'accouplement selon l'invention.
En référence à la figure 1, un véhicule 10 de type hybride, comprend un groupe motopropulseur 11 agencé pour entraîner deux roues avant 14 du véhicule 10, et un groupe motopropulseur 12 agencé pour entraîner deux roues arrière 44 appartenant à un même train roulant arrière du véhicule 10. Le groupe motopropulseur (GMP) 11 comprend de façon connue en soi, un moteur thermique situé ici à titre purement illustratif à l'avant du véhicule. Le groupe motopropulseur 12 comprend une machine électrique
42 reliée aux roues 44 par un mécanisme d'accouplement
43.
La figure 2 représente plus en détails le groupe motopropulseur 12 de la figure 1. Pour alléger la figure de façon à en faciliter la compréhension, l'axe de la machine électrique 42 et l'axe des roues 44 sont schématiquement repliés sur un même axe 46 au-dessus duquel sont simplement représentées les demi-parties de la machine électrique 42, du mécanisme d'accouplement 43 et d'un bloc sensé symbolisé les deux roues 44.
Dans le mécanisme d'accouplement 43, un système de crabotage comprend un crabot amont 51 et un crabot aval 52. Le crabot amont 51 est solidaire en rotation d'un réducteur 45 relié à l'arbre de sortie de la machine électrique 42. Le crabot aval 52 est solidaire en rotation des roues 44 via un mécanisme différentiel pour équilibrer de manière connue en soi, le couple entre les roues 44 du train arrière, notamment lorsqu'elles roulent à des vitesses différentes, par exemple dans un virage.
Le crabot 51 tourne autour de l'axe 46 à une vitesse de rotation proportionnelle ou égale à la vitesse de rotation de la machine électrique 42 et transmet un couple proportionnel au couple généré par la machine électrique 42 en conservant la puissance fournie par la machine électrique 42 à un facteur de rendement près qui résulte des pertes de transmission entre la machine électrique 42 et le crabot 51. Les pertes de transmission dans la machine électrique 42 et entre la machine électrique 42 et le crabot 51 peuvent être représentées par un couple de traînée de la partie amont du crabot 51.
Le crabot 52 tourne autour de l'axe 46 à une vitesse de rotation qui est fonction de la vitesse des roues 44. Un couple appliqué sur le crabot 52 est transmis aux roues 44. Lorsque le crabot 52 est désolidarisé du crabot 51 comme cela est représenté sur la figure 2, les roues 44 peuvent tourner ou ne pas tourner indépendamment de la vitesse de rotation de la machine électrique 42.
Le mécanisme d'accouplement 43 comprend un actionneur 34 agencé pour déplacer le crabot 52 en translation le long de l'axe 46. Chacune des faces en regard des crabots 51 et 52 est munie de dents et de cavités. Les dents d'un crabot sont dimensionnées pour venir se loger dans les cavités de l'autre crabot. Ainsi, lorsque les dents du crabot 52 font face aux cavités du crabot 51, comme cela est représenté sur la figure 2, l' actionneur 34 peut engager le crabot 52 en prise avec le crabot 51 de façon à rendre solidaire en rotation les crabots 51 et 52 autour de l'axe 46. Un capteur de position tout ou rien 32 est monté dans le mécanisme d'accouplement 43 pour détecter une position totalement engagée du crabot 52 dans le crabot 51.
Lorsque la machine électrique est accouplée par le mécanisme d'accouplement, les crabots 51 et 52 sont solidaires en rotation. Les dents du crabot 52 sont en prise dans les cavités du crabot 51. Lorsque la machine électrique 42 en mode moteur, applique un couple sur les roues 44, les faces des cavités du crabot 51 dont la normale est orientée dans le sens de rotation, exercent des forces de pression contre les faces de dents en regard du crabot 52 qui génèrent des forces de frottement obéissant à la loi tribologique de Coulomb. De même, lorsque la machine électrique 42 en mode génératrice, subit un couple des roues 44, les faces des cavités du crabot 51 dont la normale est orientée dans le sens inverse de rotation, sont soumises à des forces de pression exercées par les faces en regard de dents du crabot 52 qui génèrent des forces de frottement obéissant ici encore à la loi tribologique de Coulomb. Les forces de frottement alors d'autant plus élevées que le couple est élevé, contrecarrent l' actionneur 34 pour déplacer le crabot 52 en translation le long de l'axe 46 dans le sens d'un désengagement. Une solution consistant à dimensionner une forme propice des crabots pour faciliter le désengagement en présence d'un couple, pose un problème d'orientation pour répondre aux deux sens opposés possibles du couple selon que la machine électrique est motrice ou génératrice. Un surdimensionnement de l'actionneur 34 pour vaincre les forces de frottement en translation, présente l'inconvénient de provoquer une usure prématurée des crabots. Un traitement de surface particulier des crabots pour vaincre l'usure, présente l'inconvénient d'augmenter considérablement les coûts de fabrication. Au fur et à mesure que le crabot 52 quitte le crabot 51, la surface de contact des dents l'une sur l'autre diminue de sorte que les forces de pression qui résultent du couple, ont tendance à augmenter jusqu'à provoquer un ripage en rotation du crabot 51 sur le crabot 52 à l'instant où le crabot 52 quitte le crabot 51. Les contraintes alors générées sur les dents constituent une autre source d'usure, voire de micro ruptures. Les quelques phénomènes qui viennent d'être énoncés parmi d'autres, montrent une difficulté qui apparaît lorsque le véhicule est dans une situation roulante, pour dégager rapidement et sans à- coups les crabots dès qu'un désaccouplement de la machine électrique du véhicule est demandé par le conducteur. L ' architecture mécanique du système de groupe motopropulseur arrière, ne comprend pas d'embrayage et ne comprend pas non plus de synchroniseur. Le seul mouvement du système est une translation d'un ou des crabots 51, 52, exercée ou activée par l'actionneur 34.
Pour remédier à ce problème, le groupe motopropulseur arrière comprend un dispositif électronique qui permet, comme nous allons l'expliquer à présent, un pilotage fin du couple de la machine électrique 42 en combinaison avec un pilotage séquentiel de l'actionneur 34 de crabotage de façon à atteindre un décrabotage rapide et sans à-coups. Le dispositif électronique est relié à l'actionneur 34 et au capteur 32, dans le mécanisme d'accouplement 43. Le dispositif électronique est relié d'autre part à la machine électrique 42 par un générateur électrique régulé en courant. Le générateur électrique est par exemple alimenté de manière connue à partir d'une batterie, non représentée. Le dispositif électronique comprend d'autre part des circuits électroniques de traitement numérique ou analogique agencés et/ou programmés pour exécuter les étapes de procédé expliquées à présent en référence à la figure 3.
Pour expliquer les étapes du procédé, la figure 3 représente l'état de différents signaux en fonction du temps .
Notamment, la courbe 7 représente le signal de commande de couplage pour une vitesse du véhicule supérieure ou égale à 5 km/H. Jusqu'à une date a à laquelle on reçoit une demande de découplage, le procédé est dans une étape initiale pour laquelle les crabots 51 et 52 sont engagés l'un dans l'autre de sorte que la machine électrique 42 est accouplée aux roues 44. Le signal de commande est représenté par une valeur haute sur la courbe 7 suivi à partir de l'instant a par une valeur basse. On comprendra que les valeurs haute et basse sont ici de pures conventions et que l'étape initiale peut tout aussi bien être représentée par une valeur basse du signal suivi au-delà de a par une valeur haute .
La ligne d représente un niveau ou seuil de couple C0 calibré en deçà duquel le décrabotage est possible. La valeur de couple C0 est avantageusement paramétrable de façon à permettre de la calibrer à une valeur qui annule le couple au niveau des crabots. Typiquement, le couple de valeur C0 est celui qui compense les traînées du réducteur et l'incertitude du pilotage en couple de la machine électrique. La courbe 1 représente le régime de vitesse des roues 44 ramené au crabot 52. Dans l'étape initiale qui précède l'instant a, le véhicule étant roulant, une croissance de la courbe 1 dénote par exemple un véhicule en phase d'accélération. L'intérêt du procédé est de permettre le décrabotage quel que soit les variations de vitesses du véhicule pendant toute la phase de décrabotage .
La courbe 2 représente le régime de vitesse de la machine électrique 42 ramené au crabot 51, c'est-à-dire tenant compte de l'éventuel rapport de réduction du réducteur 45. Dans l'étape initiale qui précède l'instant a, la machine électrique 42, accouplée aux roues, a le même régime de vitesse que les roues.
Dans l'étape initiale précédent l'instant a, le pilotage de la machine électrique est en mode d'asservissement en vitesse ou en couple.
Le pilotage en mode d'asservissement en vitesse de la machine électrique 42 consiste à réguler en vitesse le rotor de la machine électrique. De manière connue, un asservissement en vitesse de machine électrique comprend généralement un premier étage de régulation en vitesse qui génère une consigne de courant pour alimenter la machine électrique de façon à annuler un écart de vitesse entre une consigne de vitesse du rotor et une mesure de vitesse du rotor reçue en retour. La consigne de courant générée par le premier étage est appliquée en entrée d'un deuxième étage dans lequel la consigne de courant est soumise à une limitation de capacité d'absorption et de fourniture en courant respectivement de la machine électrique et d'une source d'énergie électrique tel qu'une batterie ou un ensemble de super condensateurs. Le deuxième étage effectue une régulation en courant de la machine électrique en générant une consigne de tension à appliquer à la machine électrique de façon à annuler un écart entre la consigne de courant reçue du premier étage et une mesure de courant dans la machine électrique reçue en retour. Le signal de tension électrique appliqué à la machine électrique, commande directement un pont électronique de puissance qui module une tension électrique puisée dans la source d'énergie électrique. Le courant passant dans la machine électrique génère alors un couple qui, de manière connue, est proportionnel au courant électrique à excitation constante. Le couple ainsi généré permet d'imposer à la machine électrique une vitesse de rotation égale à la consigne tant que le courant n'atteint pas la limitation de capacité d'absorption et de fourniture en courant. En mode moteur et en mode générateur, le courant est respectivement positif et négatif.
Le pilotage en mode d'asservissement en couple de la machine électrique 42 consiste à réguler un couple fourni par le rotor de la machine électrique. De manière connue, un asservissement en couple de machine électrique comprend généralement lui aussi le premier étage de régulation en vitesse qui génère une consigne de courant pour alimenter la machine électrique qui tente d'annuler un écart de vitesses entre une consigne de vitesse du rotor et une mesure de vitesse du rotor reçue en retour. Cependant ici la consigne de vitesse est légèrement supérieure, respectivement légèrement inférieure, à une valeur attendue de mesure de vitesse, en mode moteur, respectivement en mode générateur, de manière à ne pas annuler l'écart de vitesses tant que la mesure effective de vitesse est égale à la valeur attendue de mesure. La consigne de courant générée par le premier étage est appliquée en entrée d'un deuxième étage dans lequel la consigne de courant est soumise à présent à une limitation en courant qui correspond à une consigne de couple. Comme précédemment, le deuxième étage effectue une régulation en courant de la machine électrique en générant une consigne de tension à appliquer à la machine électrique de façon à annuler l'écart entre la consigne de courant reçue du premier étage qui sature cette fois sur la limitation correspondant à la consigne de couple, et la mesure de courant dans la machine électrique reçue en retour. Comme précédemment, le signal de tension électrique appliqué à la machine électrique, commande directement un pont électronique de puissance qui module la tension électrique puisée dans la source d'énergie électrique. Le couple alors généré par le courant passant dans la machine électrique, est alors égal à la consigne de couple. La consigne en légère survitesse ou légère sous vitesse, en cas respectivement de consigne de couple positif ou négatif, permet de forcer le courant en saturation sur la limitation correspondant à la consigne de couple. Ainsi en cas de mise en roue libre mécanique accidentelle de la machine électrique, sa vitesse de rotation reste proche de la mesure de vitesse attendue sans sortir d'une plage de tolérance en sous vitesse et en survitesse car l'atteinte de l'une ou de l'autre a pour effet d'annuler l'écart de vitesse et par conséquent de dé saturer naturellement la boucle de régulation de courant.
La courbe 3 représente un signal généré par le capteur de position 32. Comme il a déjà été dit précédemment, dans l'étape initiale qui précède l'instant a, le mécanisme d'accouplement 43 est craboté, indiqué ici par une valeur basse du signal de la courbe 3.
La courbe 4 représente un signal de consigne de couple sur la machine électrique 42 qui, pendant l'étape initiale du procédé, est celle demandée par le régime de fonctionnement du véhicule. Par exemple, dans le cas d'une accélération du véhicule illustré sur la figure 3, la consigne de couple sur la machine électrique 42 est positive .
La courbe 5 représente le couple effectivement généré par la machine électrique qui peut différer sensiblement de la consigne, par exemple en fonction de la constante de temps de réponse de la boucle de régulation de la machine électrique ou d'autres facteurs. A la date a à laquelle on reçoit la demande de découplage, le procédé entre dans une étape de contrôle au cours de laquelle le dispositif électronique vérifie si le mécanisme d'accouplement 43 est couplé ou découplé. En d'autres termes, le dispositif électronique vérifie si le capteur de position 32 indique une position couplée ou découplée des crabots 51 et 52. Si après vérification du mécanisme d'accouplement, le mécanisme d'accouplement est couplé, le procédé amène la consigne de couple à la valeur C0 comme l'indique la courbe 4 Comme indiqué ci- dessus, la valeur de couple C0 est celle qui compense les pertes par traînée en amont du crabot 51 de sorte que le couple au niveau des crabots est presque nul à une date b.
Tant que les crabots sont accouplés, le régime de vitesse de la machine électrique, indiqué par la courbe 2, suit le régime de vitesse des roues, indiqué par la courbe 1.
Dès que le seuil calibré de couple cible (d) est atteint à l'instant (b) , le dispositif électronique de pilotage de la machine électrique, génère une consigne qui suit une rampe dont le point de départ est égal à la valeur du seuil calibré de couple cible (d) et dont le point d'arrivée est une valeur nulle. Dans cette deuxième étape de pilotage en couple de la machine électrique, comme on le voit sur la courbe 3, le crabot (52) commence à se séparer du crabot (51) tout d'abord de manière progressive puis définitivement à l'instant (c) . Après désengagement du crabot (52) hors du crabot (51), le couple généré par la machine électrique ne suffisant plus à l'entraîner, sa vitesse de rotation diminue comme on le voit sur la courbe (2), entraîné essentiellement par son inertie propre.
A l'instant c, le capteur de position 32 renvoi l'information "crabot désengagé". Les courbes (4, 5 et 6) de la figure 3 correspondent à un couple moteur de la machine électrique (42), typiquement dans le cas d'une accélération du véhicule. Il est bien entendu que le couple positif en régime moteur est remplacé par un couple négatif en régime génératrice, par exemple dans le cas d'une décélération. Les courbes sont alors symétriques par rapport à l'axe des temps. Les pentes sont inversées de façon à terminer la rampe dans un cas comme dans l'autre à une valeur nulle à l'instant (c) .
En termes économiques, l'exploitation des possibilités de pilotage de la machine électrique en couple à tout régime de fonctionnement, associée à un actionneur simplifié, pilotée de façon simple en mode tout ou rien, permet de réduire notablement les coûts par rapport à des systèmes plus complexes.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir de son cadre ni de son esprit. Notamment, le groupe motopropulseur électrique peut être monté aussi bien à l'avant qu'à l'arrière du véhicule, sur un train roulant identique ou différent de celui sur lequel est monté le groupe moto propulseur thermique. Bien que non représenté sur la figure 2, un réducteur peut aussi exister entre le crabot aval et les roues. Le déplacement du crabot aval peut être remplacé par un déplacement du crabot amont.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé de désaccouplement d'une machine électrique (42) accouplée avec des roues (44) de train roulant d'un véhicule au moyen de crabots (51, 52), comprenant deux étapes activées successivement à partir d'une demande de désaccouplement :
une première étape de pilotage de la machine électrique (42) en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique (42) une consigne de couple égale à un seuil calibré de couple cible (d) pour obtenir un couple nul exercé entre les crabots (51, 52) ; et
une deuxième étape de pilotage de la machine électrique (42) en couple, dans laquelle on applique à la machine électrique (42) une consigne de couple qui suit une rampe débutant avec ledit seuil calibré de couple cible (d) et terminant avec une valeur nulle.
2. Procédé de désaccouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la première étape de pilotage de la machine électrique (42) en couple, on désactive un actionneur (34) de crabotage, de façon à permettre au crabot de se dégager le plus tôt possible .
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la deuxième étape de pilotage, on commande ledit actionneur (34) de façon à séparer les crabots (51, 52) .
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit seuil calibré de couple cible (d) est paramétrable.
5. Système d'accouplement d'une machine électrique (42) avec des roues (44) de train roulant d'un véhicule lorsque le véhicule est roulant, comprenant :
un crabot (51) amont solidaire en rotation de la machine électrique (42) un crabot (52) aval solidaire en rotation des roues (44) et un actionneur (34) agencé pour rapprocher les deux crabots en translation le long d'un axe commun de rotation ; et
- un dispositif électronique agencé pour recevoir une demande de désaccouplement , pour piloter la machine électrique (42) en couple en lui appliquant une consigne de couple égale à un seuil calibré de couple cible (d) qui permet d'obtenir un couple nul exercé entre les crabots (51, 52) puis en suivant une rampe débutant avec ledit seuil calibré de couple cible et terminant avec une valeur nulle.
6. Système d'accouplement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur (34) de crabotage qui permet de séparer des crabots.
7. Système selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit seuil calibré de couple cible
(d) est paramétrable.
8. Véhicule automobile comprenant un système conforme à l'invention.
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